JPH0348625B2 - - Google Patents
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- JPH0348625B2 JPH0348625B2 JP60241308A JP24130885A JPH0348625B2 JP H0348625 B2 JPH0348625 B2 JP H0348625B2 JP 60241308 A JP60241308 A JP 60241308A JP 24130885 A JP24130885 A JP 24130885A JP H0348625 B2 JPH0348625 B2 JP H0348625B2
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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-
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、ターボコンプレツサシステムの制
御方法に関するものであり、とりわけ、空気を必
要とする負荷部からの排ガスで駆動されるタービ
ンと、このタービンに同軸直結されて負荷部に空
気を供給するコンプレツサとからなるターボ圧縮
機、および負荷部からの排ガスをタービンへ導く
配管途上に設けられてタービンの動力を補う助燃
炉を備えたシステムの、タービン入口ガス圧力を
フイードバツク制御するためのターボコンプレツ
サシステムの制御方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for controlling a turbo compressor system, and in particular to a turbine driven by exhaust gas from a load section that requires air, and a method for controlling a turbo compressor system. A system equipped with a turbo compressor consisting of a compressor that is directly connected coaxially to the turbine and supplies air to the load section, and an auxiliary combustion furnace that is installed on the piping that leads exhaust gas from the load section to the turbine and supplements the power of the turbine. The present invention relates to a turbo compressor system control method for feedback controlling turbine inlet gas pressure.
従来例として、本出願人がすでに提案したター
ボコンプレツサの制御方法を、第２図を参照して
説明する。図において、負荷部１は、燃料電池発
電システムの負荷部のように、圧縮空気を必要と
し、排ガスを排出する。ターボ圧縮機２は、ター
ビン２ａとコンプレツサ２ｂとからなり、タービ
ン２ａのガス入口に可変ノズル２ｃが設けられて
いる。コンプレツサ２ｂの出口側にはコンプレツ
サ吐出空気圧力検出器３が設けられている。４は
コンプレツサ２ｂからの空気を負荷部１へ導く空
気供給配管、５は負荷部１から排出される排ガス
をタービン２ａに導入するシステム排ガス配管で
ある。
As a conventional example, a turbo compressor control method already proposed by the applicant will be described with reference to FIG. In the figure, a load section 1, like the load section of a fuel cell power generation system, requires compressed air and discharges exhaust gas. The turbo compressor 2 includes a turbine 2a and a compressor 2b, and a variable nozzle 2c is provided at the gas inlet of the turbine 2a. A compressor discharge air pressure detector 3 is provided on the outlet side of the compressor 2b. 4 is an air supply pipe that guides air from the compressor 2b to the load section 1, and 5 is a system exhaust gas pipe that introduces exhaust gas discharged from the load section 1 to the turbine 2a.
また、ターボ圧縮機２のタービン動力の不足を
補うために、システム排ガス配管５の途上に助燃
炉６が配置されている。７はこの助燃炉６に対す
る燃料供給配管であり、８および９は燃料供給配
管７を流れる燃料の量を調整するための流量調節
弁および流量コントローラである。１０は、コン
プレツサ２ｂから吐出される空気を案内する空気
供給配管４から分岐させて助燃炉６に接続した空
気配管である。空気配管１０を流れる空気の量を
調整する流量調節弁１１には流量コントローラ１
２が接続されている。タービン２ａの入口側には
タービン入口ガス圧力を検出する圧力検出器１３
が配設されており、圧力コントローラ１４は、流
量コントローラ９，１２に対する流量（助燃量）
設定値を操作することで、圧力検出器１３で検出
されるタービン入口ガス圧力を所定圧力にフイー
ドバツク制御する。なお、助燃炉６は、真空配管
１０を流れる空気と燃料供給配管７から供給され
る燃料を燃焼反応させて、システム排ガス配管５
を流通する排ガスに熱エネルギーを付与する。圧
力コントローラ１５は、タービン入口の可変ノズ
ル２ｃの開度を操作して、圧力検出器３で検出さ
れるコンプレツサ吐出空気圧力を所定値にフイー
ドバツク制御する。 Further, in order to compensate for the lack of turbine power of the turbo compressor 2, an auxiliary combustion furnace 6 is arranged in the middle of the system exhaust gas piping 5. 7 is a fuel supply pipe for the auxiliary combustion furnace 6, and 8 and 9 are a flow control valve and a flow controller for adjusting the amount of fuel flowing through the fuel supply pipe 7. Reference numeral 10 denotes an air pipe that is connected to the auxiliary combustion furnace 6 by branching from the air supply pipe 4 that guides the air discharged from the compressor 2b. A flow controller 1 is installed in the flow control valve 11 that adjusts the amount of air flowing through the air pipe 10.
2 are connected. A pressure detector 13 is provided on the inlet side of the turbine 2a to detect the turbine inlet gas pressure.
is arranged, and the pressure controller 14 controls the flow rate (auxiliary combustion amount) for the flow rate controllers 9 and 12.
By manipulating the set value, the turbine inlet gas pressure detected by the pressure detector 13 is feedback-controlled to a predetermined pressure. The auxiliary combustion furnace 6 causes a combustion reaction between the air flowing through the vacuum pipe 10 and the fuel supplied from the fuel supply pipe 7, and the system exhaust gas pipe 5
imparts thermal energy to the exhaust gas flowing through it. The pressure controller 15 controls the compressor discharge air pressure detected by the pressure detector 3 to a predetermined value by controlling the opening degree of the variable nozzle 2c at the turbine inlet.
次に制御方法について説明する。いま、たとえ
ば、検出器１３で検出されるタービン入口ガス圧
力が所定値より下がれば、これは、助燃炉６での
燃焼量（助燃量）が不足しているということであ
り、圧力コントローラ１４は助燃量を増加するた
めに流量コントローラ９および１２に対する流量
（助燃量）指令値を増加する。流量コントローラ
９および１２は配管７および１０を流れる燃料流
量および空気流量を指令値まで増加するために調
節弁８，１１の開度を操作する。これにより、助
燃量が増加し、助燃量増加による燃焼排ガス流量
の増加という物質量的効果と、配管５を流れるシ
ステム排ガスをより多く暖めるという熱的効果と
の双方によつて、タービン入口ガス圧力は上昇し
て所定値に近づく。 Next, the control method will be explained. Now, for example, if the turbine inlet gas pressure detected by the detector 13 falls below a predetermined value, this means that the combustion amount (auxiliary combustion amount) in the auxiliary combustion furnace 6 is insufficient, and the pressure controller 14 In order to increase the amount of auxiliary combustion, the flow rate (amount of auxiliary combustion) command values for the flow rate controllers 9 and 12 are increased. Flow rate controllers 9 and 12 operate the opening degrees of control valves 8 and 11 to increase the fuel flow rate and air flow rate flowing through pipes 7 and 10 to command values. As a result, the amount of auxiliary combustion increases, and the increase in the amount of auxiliary combustion has the effect of increasing the flow rate of combustion exhaust gas, which is a material quantity effect, and the thermal effect of warming more system exhaust gas flowing through the pipe 5 increases the gas pressure at the turbine inlet. increases and approaches a predetermined value.
また、検出器３で検出されたコンプレツサ吐出
空気圧力が所定値より低ければ、コンプレツサ吐
出空気流量が不足し、タービン動力が不足してい
るということであり、圧力コントローラ１５は可
変ノズル２ｃの開度を増加することで、タービン
動力を増加する。これによりコンプレツサ吐出空
気流量が増加するので、コンプレツサ吐出空気圧
力は上昇して所定値に近づく。なお、ノズル開度
を増加すればタービン入口ガス流量も増え、ター
ビン入口ガス圧力は低下するが、圧力コントロー
ラ１４の制御によりタービン入口ガス圧力は所定
値に制御される。 Further, if the compressor discharge air pressure detected by the detector 3 is lower than a predetermined value, it means that the compressor discharge air flow rate is insufficient and the turbine power is insufficient, and the pressure controller 15 controls the opening degree of the variable nozzle 2c. By increasing , the turbine power is increased. As a result, the compressor discharge air flow rate increases, and the compressor discharge air pressure increases and approaches a predetermined value. Note that if the nozzle opening degree is increased, the turbine inlet gas flow rate also increases and the turbine inlet gas pressure decreases, but the turbine inlet gas pressure is controlled to a predetermined value by the control of the pressure controller 14.
以上のような従来のターボコンプレツサシステ
ムの制御方法では、たとえば、システム供給空気
流量を負荷に対応して可変とする運転の場合、高
負荷から低負荷に負荷変動する際に負荷部が必要
とする空気量が減少することにより、タービン入
口ガス流量並びにタービン動力が減少する。一
方、負荷部のガス容積に起因してシステム排ガス
流量の低下が遅れるため、一時的にタービン入口
ガス圧力は上昇する。この際、従来の制御系は助
燃量を減少せしめるが、歯止めがないため失火の
恐れがある。また、このようなとき、失火しない
ような処理を施していたとしても、助燃量操作に
よるタービン入口ガス圧力制御は効果がなくなつ
ており、タービン入口ガス圧力上昇を抑制する制
御はできないという問題点があつた。
In the conventional control method of the turbo compressor system as described above, for example, when the system supply air flow rate is varied according to the load, the load section is required when the load changes from high load to low load. This reduces the amount of air flowing through the turbine, thereby reducing the turbine inlet gas flow rate as well as the turbine power. On the other hand, since the decrease in the system exhaust gas flow rate is delayed due to the gas volume of the load section, the turbine inlet gas pressure temporarily increases. At this time, conventional control systems reduce the amount of auxiliary combustion, but there is a risk of misfire because there is no brake. In addition, in such a case, even if processing is performed to prevent misfires, controlling the turbine inlet gas pressure by manipulating the amount of auxiliary combustion is no longer effective, and control to suppress the rise in turbine inlet gas pressure is not possible. It was hot.
この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたもので、タービン入口ガス圧力を所定
値または所定範囲内に常に維持できるターボコン
プレツサシステムの制御方法を得ることを目的と
する。 The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a control method for a turbo compressor system that can always maintain a turbine inlet gas pressure at a predetermined value or within a predetermined range.
この発明の別の発明は、負荷変動幅が大きい場
合でも、助燃量を、失火しない程度の最低流量に
保持することができるターボコンプレツサシステ
ムの制御方法を得ることを目的とする。 Another object of the present invention is to provide a control method for a turbo compressor system that can maintain the auxiliary combustion amount at a minimum flow rate that does not cause a misfire even when the load fluctuation range is large.
この発明に係るターボコンプレツサシステムの
制御方法は、助燃量を操作してタービン入口ガス
圧力を所定値にフイドバツク制御する第１のター
ビン入口ガス圧力制御系に加えて、タービンをバ
イパスする配管を設けて、このタービンバイパス
配管途上のタービンバイパス弁の開度を操作して
タービン入口ガス圧力を所定値にフイードバツク
制御する第２のタービン入口ガス圧力制御系を用
い、第２のタービン入口ガス圧力制御系への圧力
設定値を第１のタービン入口ガス圧力制御系のそ
れよりも高くした制御方法である。
The control method for a turbo compressor system according to the present invention includes a first turbine inlet gas pressure control system that feedback-controls the turbine inlet gas pressure to a predetermined value by manipulating the amount of auxiliary combustion, as well as a piping that bypasses the turbine. Then, a second turbine inlet gas pressure control system is used to feedback control the turbine inlet gas pressure to a predetermined value by manipulating the opening degree of the turbine bypass valve in the middle of the turbine bypass piping. This is a control method in which the pressure setting value for the first turbine inlet gas pressure control system is set higher than that of the first turbine inlet gas pressure control system.
この発明の別の発明は、上記の要件に加え、最
低助燃量を設定し、リミツト演算手段により、助
燃量が、設定した最低値以下になることを制限す
る制御方法である。 Another invention of the present invention is a control method in which, in addition to the above-mentioned requirements, a minimum auxiliary combustion amount is set, and a limit calculation means restricts the auxiliary combustion amount from becoming less than the set minimum value.
この発明においては、タービン入口ガス圧力が
第１の圧力制御系の設定値より高ければ、第１の
タービン入口ガス圧力制御系により助燃量が減少
する。通常、助燃量が減少すればタービン入口ガ
ス圧力は低下し、第１のタービン入口ガス圧力制
御系の設定値に近づく。かくして、第１のタービ
ン入口ガス圧力制御系が有効に働く。
In this invention, if the turbine inlet gas pressure is higher than the set value of the first pressure control system, the first turbine inlet gas pressure control system reduces the amount of auxiliary combustion. Normally, when the amount of auxiliary combustion decreases, the turbine inlet gas pressure decreases and approaches the set value of the first turbine inlet gas pressure control system. Thus, the first turbine inlet gas pressure control system works effectively.
一方、助燃量を減少し、タービン入口ガス圧力
が最低値になつてもなお一時的にタービン入口ガ
ス圧力が第１のタービン入口ガス圧力制御系の設
定値より高く、さらに、第２のタービン入口ガス
圧力制御系の設定値より高くなるような場合は、
第２のタービン入口ガス圧力制御系は、タービン
バイパス弁の開度を操作してタービン入口のガス
の一部を外部に放出することにより、タービン入
口ガス圧力は低下し、第２の設定値に維持され
る。いずれ、負荷部が安定してきて、システム排
ガス流量が適正な量になつてくれば、タービン入
口ガス圧力は第２の設定値よりも低下しはじめ、
タービンバイパス弁は閉じられる。 On the other hand, even if the amount of auxiliary combustion is reduced and the turbine inlet gas pressure reaches the lowest value, the turbine inlet gas pressure is still temporarily higher than the set value of the first turbine inlet gas pressure control system, and If the pressure becomes higher than the set value of the gas pressure control system,
The second turbine inlet gas pressure control system operates the opening degree of the turbine bypass valve to release part of the gas at the turbine inlet to the outside, thereby reducing the turbine inlet gas pressure to a second set value. maintained. Eventually, when the load section becomes stable and the system exhaust gas flow rate reaches an appropriate amount, the turbine inlet gas pressure will begin to decrease below the second set value.
The turbine bypass valve is closed.
以上の結果、タービン入口ガス圧力は、常に、
第１の設定値または第２の設定値またはそれらの
間の値に維持される。 As a result of the above, the turbine inlet gas pressure is always
The first setting value or the second setting value or a value therebetween is maintained.
この発明の別の発明においては、上記の作用に
加え、負荷変動幅が大きくタービン入口ガス圧力
の上昇を第１のタービン入口ガス圧力制御系のみ
で抑制できないとき、リミツタ演算手段により、
助燃量が最低値に保持される。 In another aspect of the present invention, in addition to the above-mentioned effects, when the load fluctuation width is large and the increase in turbine inlet gas pressure cannot be suppressed by the first turbine inlet gas pressure control system alone, the limiter calculation means
The amount of auxiliary combustion is maintained at the minimum value.
以下、この発明の一実施例を第１図を参照して
説明する。第１図において、第２図におけると同
一または相当部分には同一の符号を付して説明を
省略する。第１図において、助燃炉６からタービ
ン２ａへ至る排ガス配管からバイパス配管１６が
分岐されている。バイパス配管１６には、外部に
放出される排ガス量を調節できるタービンバイパ
ス弁１７が設けられ、タービンバイパス弁１７の
開度を操作して、検出器１３で検出されたタービ
ン入口ガス圧力を所定値（圧力コントローラ１４
の設定値より高い）にフイードバツク制御する第
２のタービン入口ガス圧力コントローラ１８が付
設されている。また、１９，２０は、助燃炉点火
後、調節弁８，１１がそれぞれ最低操作開度以下
になるのを防ぐリミツタ演算手段である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In FIG. 1, the same or equivalent parts as in FIG. 2 are given the same reference numerals, and their explanation will be omitted. In FIG. 1, a bypass pipe 16 is branched from the exhaust gas pipe leading from the auxiliary combustion furnace 6 to the turbine 2a. The bypass piping 16 is provided with a turbine bypass valve 17 that can adjust the amount of exhaust gas released to the outside, and by controlling the opening degree of the turbine bypass valve 17, the turbine inlet gas pressure detected by the detector 13 is set to a predetermined value. (Pressure controller 14
A second turbine inlet gas pressure controller 18 is provided to provide feedback control of the pressure (higher than the set point). Reference numerals 19 and 20 indicate limiter calculation means for preventing the control valves 8 and 11 from becoming below the minimum operating opening degree after the auxiliary combustion furnace is ignited.
なお、負荷部１は、コンプレツサ２ｂからの圧
縮空気を、電池反応用および改質器燃焼用に使用
する燃料電池発電システムの負荷部である場合が
考えられる。 Note that the load section 1 may be a load section of a fuel cell power generation system that uses compressed air from the compressor 2b for cell reaction and reformer combustion.
次に制御方法について説明する。いま、たとえ
ば、負荷部１へ供給されるシステム供給空気流量
を負荷に応じて可変とする運転の場合、高負荷か
ら低負荷に負荷変動する際には、負荷部１が必要
とする空気量（システム供給空気流量）が減少
し、コンプレツサ吐出空気圧力は上昇しようとす
るが、圧力コントローラ１５は検出器３で検出さ
れるコンプレツサ吐出空気圧力が所定値よりも高
くなれば、それらの値に応じて可変ノズル２ｃの
開度を操作（この場合、減少）してタービン動力
を減少させ、コンプレツサ２ｂ吐出空気流量が減
つて、コンプレツサ吐出空気圧力を下げようとす
る。これにより、コンプレツサ吐出空気圧力は所
定値に制御される。上記の可変ノズル２ｃ開度の
減少により、タービン２ａに投入される排ガス流
量（タービン入口ガス流量）は減少し、一方、負
荷部１からタービン２ａへ流れるシステム排ガス
流量の低下は、負荷部１のガス容積に起因してシ
ステム供給空気流量の低下に比べて遅れるため、
タービン入口ガス圧力は上昇しようとする。ただ
し、この現象は一時的なものであり、負荷変動終
了時点では、システム排ガス流量は負荷（低負
荷）に応じた量まで低下し、タービン入口ガス圧
力は低下しようとする。上述した一時的なタービ
ン入口ガス圧力の上昇時、第１のタービン入口ガ
ス圧力制御系である圧力コントローラ１４は、検
出器１３で検出されるタービン入口ガス圧力に基
づいて助燃量（すなわち、助燃燃料流量コントロ
ーラ９または助燃空気流量コントローラ１２への
流量設定値）を少なくしてタービン入口ガス圧力
を所定値に減少させようとし、これによりタービ
ン入口ガス圧力は所定値に制御される。しかし、
負荷変動幅が大きい場合には、タービン入口ガス
圧力の上昇を第１のタービン入口ガス圧力制御系
による助燃量減少という操作だけでは抑制できな
い。すなわち、システム排ガス流量または温度が
助燃を必要としない程度に相対的に多いような場
合であり、このようなときには、リミツタ演算手
段１９，２０の働きにより、助燃量は失火しない
程度の最低流量で保持される。 Next, the control method will be explained. For example, in the case of operation in which the system supply air flow rate supplied to the load section 1 is varied according to the load, when the load changes from high load to low load, the amount of air required by the load section 1 ( The system supply air flow rate) decreases and the compressor discharge air pressure tends to rise, but if the compressor discharge air pressure detected by the detector 3 becomes higher than a predetermined value, the pressure controller 15 The opening degree of the variable nozzle 2c is manipulated (reduced in this case) to reduce the turbine power, the flow rate of air discharged from the compressor 2b is reduced, and the compressor discharge air pressure is attempted to be lowered. Thereby, the compressor discharge air pressure is controlled to a predetermined value. Due to the above-mentioned decrease in the opening degree of the variable nozzle 2c, the flow rate of exhaust gas input to the turbine 2a (turbine inlet gas flow rate) decreases.On the other hand, the decrease in the flow rate of system exhaust gas flowing from the load section 1 to the turbine 2a Because the gas volume lags behind the reduction in system supply air flow rate,
The turbine inlet gas pressure tends to rise. However, this phenomenon is temporary, and at the end of the load fluctuation, the system exhaust gas flow rate decreases to an amount corresponding to the load (low load), and the turbine inlet gas pressure tends to decrease. When the turbine inlet gas pressure temporarily increases as described above, the pressure controller 14, which is the first turbine inlet gas pressure control system, controls the amount of auxiliary combustion (i.e., the auxiliary fuel) based on the turbine inlet gas pressure detected by the detector 13. An attempt is made to reduce the turbine inlet gas pressure to a predetermined value by decreasing the flow rate set value to the flow rate controller 9 or the auxiliary air flow controller 12, and thereby the turbine inlet gas pressure is controlled to the predetermined value. but,
When the load fluctuation range is large, the increase in turbine inlet gas pressure cannot be suppressed only by reducing the amount of auxiliary combustion by the first turbine inlet gas pressure control system. In other words, this is a case where the system exhaust gas flow rate or temperature is relatively high to the extent that auxiliary combustion is not required, and in such a case, the limiter calculation means 19 and 20 operate to set the auxiliary combustion amount at the minimum flow rate that does not cause misfire. Retained.
また、第１のタービン入口ガス圧力制御系によ
る制御効果がうすれても、第１のタービン入口ガ
ス圧力制御への設定値（第１の設定値）よりも高
い設定値（第２の設定値）を与えられた第２のタ
ービン入口ガス圧力制御系である圧力コントロー
ラ１８は、検出器１３で検出されるタービン入口
ガス圧力に基づいてタービンバイパス弁１７の開
度を操作して、外部へ放出される排ガス流量を増
加し、タービン入口ガス圧力の上昇を抑え、第２
の設定値以下に制御する。ただし、タービン入口
ガス圧力の上昇が第２の設定値まで達しないなら
ば、タービン入口ガス圧力は第１と第２の設定値
の間にあり、タービンバイパス弁１７は全閉のま
まである。前述したように、負荷変動終了近くに
なると、タービン入口ガス圧力は低下するので、
圧力コントローラ１８はタービンバイパス弁１７
を閉じていき、いずれ全閉となり、圧力コントロ
ーラ１４は助燃量を操作してタービン入口ガス圧
力を第１の設定値に制御する。 In addition, even if the control effect of the first turbine inlet gas pressure control system wears off, the set value (second set value) higher than the set value (first set value) for the first turbine inlet gas pressure control may be set. The pressure controller 18, which is a second turbine inlet gas pressure control system, operates the opening degree of the turbine bypass valve 17 based on the turbine inlet gas pressure detected by the detector 13, so that the gas is discharged to the outside. This increases the exhaust gas flow rate, suppresses the rise in turbine inlet gas pressure, and
control below the set value. However, if the increase in turbine inlet gas pressure does not reach the second set value, the turbine inlet gas pressure is between the first and second set values and the turbine bypass valve 17 remains fully closed. As mentioned above, near the end of load fluctuation, the turbine inlet gas pressure decreases, so
The pressure controller 18 is the turbine bypass valve 17
, and eventually becomes fully closed, and the pressure controller 14 controls the turbine inlet gas pressure to the first set value by manipulating the auxiliary combustion amount.
なお、上記実施例では、コンプレツサ吐出空気
圧力を所定値に制御する手段として、圧力コント
ローラ１５により可変ノズル２ｃの開度操作を示
したが、空気供給配管４から分岐された大気開放
配管を設け、大気開放配管途上に大気開放弁を設
けて大気開放弁の開度操作によつてもよい。ま
た、ノズル開度操作は圧力コントローラ１５によ
るコンプレツサ吐出空気圧力のフイードバツク制
御としているが、負荷に応じたフイードフオワー
ド制御であつてもよい。さらに、タービン入口が
可変ノズルでないターボ圧縮機であつてもよく、
さらには、コンプレツサ吐出空気圧力を所定値に
制御する手段を持たないターボコンプレツサシス
テムであつてもよい。 In the above embodiment, the opening degree of the variable nozzle 2c is controlled by the pressure controller 15 as a means for controlling the compressor discharge air pressure to a predetermined value. An atmosphere release valve may be provided in the middle of the air release piping, and the opening degree of the atmosphere release valve may be controlled. Further, although the nozzle opening degree is controlled by feedback control of the compressor discharge air pressure by the pressure controller 15, it may be controlled by feedback control according to the load. Furthermore, the turbine inlet may be a turbo compressor without a variable nozzle,
Furthermore, it may be a turbo compressor system that does not have means for controlling the compressor discharge air pressure to a predetermined value.
また、最低助燃量を保持するために、上記実施
例では、調節弁８，１１の開度に対してリミツタ
演算手段１９，２０を設けたが、圧力コントロー
ラ９，１２の設定値に対してリミツタを設け、最
低助燃量以下にならないようにしてもよい。な
お、この場合は、最低助燃量においても空燃比を
正確に制御することができる。 Further, in order to maintain the minimum auxiliary combustion amount, limiter calculation means 19 and 20 are provided for the opening degrees of the control valves 8 and 11 in the above embodiment, but limiter calculation means 19 and 20 are provided for the opening degrees of the control valves 8 and 11. may be provided so that the amount does not fall below the minimum auxiliary combustion amount. In this case, the air-fuel ratio can be accurately controlled even at the lowest auxiliary combustion amount.
この発明は、以上の説明から明らかなように、
助燃量を操作する第１のタービン入口ガス圧力制
御系に加え、圧力設定値が第１のタービン入口ガ
ス圧力制御系よりも高い第２のタービン入口ガス
圧力制御系により、タービンバイパス弁の開度を
操作し、両者によりタービン入口ガス圧力をフイ
ードバツク制御するので、タービン入口ガス圧力
を所定値ないし所定範囲内に、高い信頼性で制御
することができ、タービン動力および助燃炉での
燃焼反応が安定化される。
As is clear from the above description, this invention
In addition to the first turbine inlet gas pressure control system that controls the amount of auxiliary combustion, a second turbine inlet gas pressure control system whose pressure setting value is higher than that of the first turbine inlet gas pressure control system controls the opening degree of the turbine bypass valve. Since the turbine inlet gas pressure is controlled in a feedback manner by both, the turbine inlet gas pressure can be controlled to a predetermined value or within a predetermined range with high reliability, and the turbine power and combustion reaction in the auxiliary combustion furnace are stabilized. be converted into
また、この発明の別の発明は、助燃量の最低値
をリミツタ演算手段で保持するようにしたので、
負荷変動幅が大きく、タービン入口ガス圧力の上
昇を第１のタービン入口ガス圧力制御系で抑制で
きないときでも、助燃量が、失火しない程度の最
低流量に維持される。 Further, in another aspect of the present invention, the minimum value of the auxiliary combustion amount is held by the limiter calculation means, so that
Even when the load fluctuation range is large and an increase in turbine inlet gas pressure cannot be suppressed by the first turbine inlet gas pressure control system, the auxiliary combustion amount is maintained at a minimum flow rate that does not cause a misfire.
第１図はこの発明の一実施例を説明するための
回路図、第２図は従来のターボコンプレツサシス
テムの制御方法を説明するための回路図である。
１……負荷部、２……ターボ圧縮機、２ａ……
タービン、２ｂ……コンプレツサ、２ｃ……可変
ノズル、６……助燃炉、１４……第１のタービン
入口ガス圧力コントローラ、１６……バイパス配
管、１７……タービンバイパス弁、１８……第２
のタービン入口ガス圧力コントローラ、１９，２
０……リミツト演算手段。なお、各図中、同一符
号は同一又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a circuit diagram for explaining an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram for explaining a conventional control method for a turbo compressor system. 1... Load section, 2... Turbo compressor, 2a...
Turbine, 2b... compressor, 2c... variable nozzle, 6... auxiliary combustion furnace, 14... first turbine inlet gas pressure controller, 16... bypass piping, 17... turbine bypass valve, 18... second
turbine inlet gas pressure controller, 19,2
0...Limit calculation means. In each figure, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.
Claims (1)
て駆動されるタービンとこのタービンに同軸直結
され前記負荷部に前記空気を供給するコンプレツ
サとからなるターボ圧縮機と、前記負荷部からの
前記排ガスを前記タービンへ導く配管途上に設置
され前記タービンの動力を補う助燃炉とを備えた
ターボコンプレツサシステムの制御方法におい
て、前記助燃炉から前記タービンへ至る排ガス配
管から分岐させたバイパス配管にこのバイパス配
管を通して外部に放出される前記排ガスの量を調
節するタービンバイパス弁を設け、第１のタービ
ン入口ガス圧力制御系により前記助燃炉での助燃
量を操作してタービン入口ガス圧力を所定値にフ
イードバツク制御するとともに、圧力設定値が前
記第１のタービン入口ガス圧力制御系よりも高い
第２のタービン入口ガス圧力制御系により前記タ
ービンバイパス弁の開度を操作して前記タービン
入口ガス圧力をフイードバツク制御することを特
徴とするターボコンプレツサシステムの制御方
法。 ２ タービン入口に設けられた可変ノズルの開度
を操作してコンプレツサ吐出空気圧力をフイード
バツク制御する特許請求の範囲第１項記載のター
ボコンプレツサシステムの制御方法。 ３ 負荷部は、圧縮空気を電池反応用および改質
器燃焼用として使用する燃料電池発電システムの
負荷部である特許請求の範囲第１項記載のターボ
コンプレツサシステムの制御方法。 ４ 空気を必要とする負荷部からの排ガスによつ
て駆動されるタービンとこのタービンに同軸直結
され前記負荷部に前記空気を供給するコンプレツ
サとからなるターボ圧縮機と、前記負荷部からの
前記排ガスを前記タービンへ導く配管途上に設置
され前記タービンの動力を補う助燃炉とを備えた
ターボコンプレツサシステムの制御方法におい
て、前記助燃炉から前記タービンへ至る排ガス配
管から分岐させたバイパス配管上にこのバイパス
配管を通して外部に放出される前記排ガスの量を
調節するタービンバイパス弁を設け、第１のター
ビン入口ガス圧力制御系により前記助燃炉での助
燃量を操作してタービン入口ガス圧力を所定値に
フイードバツク制御するとともに、圧力設定値が
前記第１のタービン入口ガス圧力制御系よりも高
い第２のタービン入口ガス圧力制御系により前記
タービンバイパス弁の開度を操作して前記タービ
ン入口ガス圧力をフイードバツク制御し、かつ、
前記第１のタービン入口ガス圧力制御系の操作対
象である前記燃量に最低助燃量を設定し、リミツ
ト演算手段により、前記助燃量の操作に際して前
記助燃量が前記最低燃量以下になることを制限す
ることを特徴とするターボコンプレツサシステム
の制御方法。[Scope of Claims] 1. A turbo compressor comprising a turbine driven by exhaust gas from a load section that requires air, and a compressor that is coaxially directly connected to the turbine and supplies the air to the load section; In a method for controlling a turbo compressor system, the turbo compressor system includes an auxiliary combustion furnace that is installed in the middle of a pipe that guides the exhaust gas from a load section to the turbine, and supplements the power of the turbine, the method comprising: branching off from the exhaust gas piping leading from the auxiliary furnace to the turbine; A turbine bypass valve is provided in the bypass piping to adjust the amount of the exhaust gas discharged to the outside through the bypass piping, and a first turbine inlet gas pressure control system controls the amount of auxiliary combustion in the auxiliary combustion furnace to control the amount of auxiliary combustion in the auxiliary combustion furnace. The pressure is feedback-controlled to a predetermined value, and the opening degree of the turbine bypass valve is controlled by a second turbine inlet gas pressure control system whose pressure setting value is higher than that of the first turbine inlet gas pressure control system. A control method for a turbo compressor system characterized by feedback control of inlet gas pressure. 2. The method of controlling a turbo compressor system according to claim 1, wherein the compressor discharge air pressure is feedback-controlled by manipulating the opening degree of a variable nozzle provided at the turbine inlet. 3. The method of controlling a turbo compressor system according to claim 1, wherein the load section is a load section of a fuel cell power generation system that uses compressed air for cell reaction and reformer combustion. 4. A turbo compressor consisting of a turbine driven by exhaust gas from a load section that requires air, and a compressor that is coaxially directly connected to the turbine and supplies the air to the load section, and the exhaust gas from the load section. In a method for controlling a turbo compressor system, the turbo compressor system is equipped with an auxiliary combustion furnace installed in the middle of a pipe leading to the turbine and supplementing the power of the turbine. A turbine bypass valve is provided to adjust the amount of the exhaust gas discharged to the outside through bypass piping, and a first turbine inlet gas pressure control system controls the amount of auxiliary combustion in the auxiliary combustion furnace to maintain the turbine inlet gas pressure at a predetermined value. Feedback control is performed, and the opening degree of the turbine bypass valve is controlled by a second turbine inlet gas pressure control system having a pressure setting value higher than that of the first turbine inlet gas pressure control system to feedback the turbine inlet gas pressure. control, and
A minimum auxiliary combustion amount is set for the fuel amount that is an operation target of the first turbine inlet gas pressure control system, and a limit calculation means determines that the auxiliary combustion amount will be equal to or less than the minimum fuel amount when the auxiliary combustion amount is operated. A method of controlling a turbo compressor system, characterized in that:
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60241308A JPS62103979A (en) | 1985-10-30 | 1985-10-30 | Control method for turbo-compressor system |
| US07/183,350 US4838020A (en) | 1985-10-24 | 1988-04-12 | Turbocompressor system and method for controlling the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60241308A JPS62103979A (en) | 1985-10-30 | 1985-10-30 | Control method for turbo-compressor system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62103979A JPS62103979A (en) | 1987-05-14 |
| JPH0348625B2 true JPH0348625B2 (en) | 1991-07-25 |
Family
ID=17072350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60241308A Granted JPS62103979A (en) | 1985-10-24 | 1985-10-30 | Control method for turbo-compressor system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62103979A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5166660B2 (en) * | 2001-07-19 | 2013-03-21 | 三菱重工業株式会社 | Combined power generation system |
| WO2004093230A1 (en) * | 2003-04-17 | 2004-10-28 | Nissan Motor Co. Ltd. | Fuel cell system and method of controlling the same |
-
1985
- 1985-10-30 JP JP60241308A patent/JPS62103979A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62103979A (en) | 1987-05-14 |
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